Il bollente è il cambiamento di stato o fase di un liquido allo stato gassoso. Si verifica quando un liquido viene riscaldato fino al suo punto di ebollizione: la temperatura alla quale la tensione di vapore del liquido è uguale alla pressione atmosferica che viene esercitata sulla superficie del liquido..
In generale, nella bollitura il calore viene fornito nella parte inferiore del contenitore che contiene il liquido. Inizia la formazione di bolle che aumentano di volume man mano che salgono verso la superficie del liquido, perché la pressione su di esse diminuisce man mano che salgono..
Quando il liquido che viene riscaldato è l'acqua, le bolle contengono vapore acqueo; cioè contengono già acqua allo stato gassoso. Inoltre, le bolle sono distribuite in tutto il volume del liquido. La temperatura di ebollizione dell'acqua è di circa 100 ºC, alla pressione di 1 atm (760 mmHg).
Per produrre il passaggio di stato dalla fase liquida a quella gassosa, è necessario fornire energia (entalpia di vaporizzazione). Durante l'ebollizione, la temperatura dell'acqua rimane costante a 100 ºC, poiché l'energia termica viene persa quando le molecole di acqua liquida escono sotto forma di vapore acqueo..
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Esistono due tipi principali di ebollizione: flusso di calore nucleare e critico..
Nell'ebollizione nucleata, si formano bolle di piccolo volume in punti diversi del volume del liquido..
Nel frattempo, nel flusso di calore critico l'ebollizione si verifica quando la superficie dove viene fornito il calore per dare origine all'ebollizione, si riscalda al di sopra di un valore di temperatura critico, formando uno strato di vapore sulla superficie..
Un aumento della pressione atmosferica comporta un aumento del punto di ebollizione, poiché è necessario aumentare la pressione del vapore acqueo per equalizzare la pressione atmosferica. Per ottenere ciò, la temperatura dell'acqua deve essere aumentata, rendendo necessario un maggiore dispendio calorico..
Al contrario, quando la pressione atmosferica diminuisce, come accade in una montagna ad alta quota sul livello del mare, il punto di ebollizione diminuisce, poiché è richiesta una pressione di vapore inferiore che eguagli la pressione atmosferica..
Le molecole in soluzione hanno diversi tipi di interazioni, tra cui: forze di dispersione o di Londra, forze dipolo-dipolo e ponti di idrogeno. Maggiore è l'entità di queste forze, maggiore è il punto di ebollizione..
L'energia termica è necessaria per interrompere l'interazione tra le molecole in modo che possano avere energia sufficiente per l'ebollizione. Ad esempio: metil etere (C.DueH6O) ha un punto di ebollizione di 25 ºC, mentre l'etere etilico (C4H10O) ha un punto di ebollizione di 78,5 ºC.
La differenza tra i punti di ebollizione, pur avendo strutture chimiche simili, è spiegata dal fatto che l'etere etilico ha una massa molecolare maggiore; entrambi formano legami idrogeno, ma le forze dispersive nel C4H10Oppure sono più forti che in CDueH6O.
L'ebollizione ha origine nel liquido vicino alla fonte di calore, quindi si diffonde in tutto il volume del liquido. Si osserva in questa illustrazione:
Nel frattempo, l'evaporazione è un fenomeno della superficie del liquido.
L'evaporazione si verifica quando una molecola del liquido all'interfaccia aria-liquido ha energia sufficiente per vincere la tensione superficiale esercitata su di essa; quindi fuoriesce dal seno del liquido e passa nella fase gassosa.
L'evaporazione può avvenire a qualsiasi temperatura, ma la possibilità che si verifichi aumenta con la temperatura. L'immagine seguente mostra l'acqua che evapora dal terreno:
Viene effettuato in un'apparecchiatura chiamata autoclave, che ha la capacità di generare alte pressioni esercitate dal vapore acqueo, che non è in grado di fuoriuscire. Allo stesso modo, si verifica un aumento del punto di ebollizione dell'acqua, che le consente di raggiungere temperature superiori a 100 ºC..
I materiali per colture tissutali, i materiali chirurgici, i materiali per l'uso in laboratori, i terreni di coltura, ecc. Vengono sterilizzati in autoclave. Le condizioni utilizzate per la sterilizzazione in autoclave sono: 15 libbre di pressione, temperatura di 121 ºC e una durata di 15 minuti.
Il cibo viene riscaldato immergendolo nell'acqua. Durante la sua cottura vengono utilizzate temperature pari al punto di ebollizione dell'acqua (100 ºC). Il cibo viene riscaldato, durante il tempo che l'esperienza indica, per raggiungere le condizioni ottimali per l'ingestione.
Il cibo cinese utilizza un'ebollizione e una cottura a vapore minime per preservare il colore, la consistenza e il sapore del cibo. Il tipo di cottura noto come cuocere a fuoco lento utilizza temperature inferiori al punto di ebollizione. La cottura del cibo viene utilizzata anche utilizzando il vapore..
La pentola a pressione viene utilizzata nella cottura dei cibi. Il suo funzionamento si basa sulla sua capacità di limitare la fuoriuscita del vapore acqueo prodotto in atmosfera, che genera un aumento della pressione interna..
L'aumento della pressione esercitata sulla superficie del liquido nella pentola, si traduce in un aumento del punto di ebollizione e nel raggiungimento di temperature superiori a 100 ºC. Ciò riduce i tempi di cottura e quindi consente di risparmiare sul consumo di carburante..
L'acqua viene fatta bollire su superfici idrofile per raffreddare reattori nucleari e dispositivi elettronici ad alta potenza, prevenendo così il loro surriscaldamento. Per raggiungere il punto di ebollizione e bollire, l'acqua deve prendere calore dall'ambiente circostante e questo produce un abbassamento della temperatura di questo.
L'aumento del punto di ebollizione dell'acqua è una proprietà colligativa; e quindi dipendente dalla concentrazione del soluto disciolto. Sapendolo, è possibile stimare la massa molare del soluto. Tuttavia, ci sono metodi più precisi, come: la spettrometria di massa, che è ancora un metodo utile..
Nella raffinazione dello zucchero di canna per la produzione di zucchero cristallino, il succo di canna viene bollito e la temperatura che raggiunge dipende dalla concentrazione dello zucchero in esso contenuto..
L'elevazione del punto di ebollizione del succo di canna è una misura della concentrazione dello zucchero nella soluzione. Questa è un'informazione importante per ottenere la cristallizzazione dello zucchero.
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